鋼纖維混凝土橋面鋪裝施工工藝

蘇瑞士

（河池公路管理局，廣西 河池 547000）

1 前言

鋼纖維混凝土是在普通混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的多相復合材料。目前，隨著我國公路交通運輸的不斷發展，公路運輸大型集裝箱載重車的日益增多，對高等級公路橋面鋪裝的抗裂、耐磨性、韌性等指標提出更高的要求。而由于過去傳統的橋面鋪裝材料，經常出現破損和開裂，使養護維修工作量逐年增大，面層的更換周期縮短，還常因維修而引起車輛嚴重堵塞，已逐漸不能適應交通發展的需要。在這樣的情況下，因鋼纖維混凝土具有比鋼筋混凝土更為優良的抗拉、抗彎、抗沖擊、抗疲勞性能、抗裂度、韌性和承載力，其用于鋪裝橋面，可提高橋面層的抗裂性、耐磨性，并減少維修工作量。為此，本文將重點談談鋼纖維混凝土橋面鋪裝施工工藝，以供參考。

2 施工準備

2.1 原材料的準備

2.1.1 鋼纖維

應選用單絲鋼纖維的抗拉強度≥600 MPa，有防銹處理，有錨固端的鋼纖維，且所選用的鋼纖維最短長度宜大于粗集料最大公稱粒徑的1/3，最大長度不宜大于粗集料最大公稱粒徑的2倍。不宜使用攪拌易成團的鋼纖維。

2.1.2 水泥

采用32.5級或42.5級普通硅酸鹽水泥。

2.1.3 粗集料

最大粒徑不宜大于20 mm，以纖維長度的一半為宜，采用10 mm～20 mm石料，針片狀顆粒含量＜7 %，含泥量＜0.2 %，泥塊含量＜0.5 %。

2.1.4 細集料

選用優質的中粗砂，砂的細度模數 2.3～2.8，含泥量不大于0.5 %。

2.1.5 水

自來水或干凈的河水。

2.1.6 外加劑

宜選用優質減水劑，對抗凍性有明確要求的鋼纖維混凝土宜選用引氣型減水劑。

2.2 施工機具的準備

為保證鋼纖維混凝土橋面鋪裝施工攪拌機的生產能力和運輸車的運輸能力能滿足混凝土連續澆筑的要求，施工中，應配備一臺強制式攪拌機和兩輛混凝土拌合車；攤鋪時，配備三滾軸機組和一臺平板式振搗器。

3 鋼纖維混凝土橋面鋪裝施工工藝

3.1 配合比設計

橋面鋪裝層，鋼纖維混凝土配合比設計，應滿足公路橋梁抗壓強度和抗折強度要求，并能具有較好的和易性，按照《鋼纖維混凝土試驗方法》進行試配，并考慮以下原則：

3.1.1 鋼纖維體積率

根據試驗抗折強度，按規定計算鋼纖維體積率。一般pf選1.0 %～1.5 %。

3.1.2 砂率和用水量

在普通混凝土砂率和用水量的基礎上，考慮加入鋼纖維的影響，當鋼纖維體積率為0.5 %～1.5 %，最佳砂率為40 %～50 %，用水量增加10 kg～20 kg。

3.1.3 水灰比

W/C＝0.43，一般為0.40～0.45。

3.1.4 水泥用量

在鋼纖維混凝土中，水泥用量要比普通混凝土大，采用每立方米混凝土水泥用量大于400 kg。

首先，按照以上原則，確定試配配合比，并用試配配合比進行新拌混凝土性能試驗，按體積法計算材料用量，然后調整砂率和用水量，確定強度試驗用基準配合比。

2.1 STZ 的制備 STZ 是一種可溶于水、醇和酮的親水化合物，在 pH 4.5 的酸性溶液中較穩定，在 pH＞4.5 的環境下降解[5]。最好將 STZ 溶于冰的pH 4.5 檸檬酸鈉緩沖液中，STZ 見光易分解，應避光保存[15]。STZ 溶液最好在制備后 15～20 min 內注射到動物體內，以防止其降解。STZ 溶液可在黑暗、4 ℃ 的條件下保存 40 d，但以每天 0.1% 的速率降解[16]。

其次，根據所確定的強度試驗用基準配合比，進行拌合物性能檢測，調整確定施工配合比。

3.2 攪拌

（1）在攪拌時，應盡量集中在一個場地拌制，并采用強制式攪拌機，攪拌方法以先干拌后濕拌為宜。施工中，將砂、石、水泥、粉質外加劑及鋼纖維先干拌1.5 min～2.0 min，然后再加水濕拌2.0 min；拌和好的鋼纖維混凝土拌合物的稠度應符合規范的規定要求，其坍落度宜控制在35 cm。

（2）投放順序依次為：水泥→綱纖維→細集料→粗集料，先干拌，后再加水濕拌。一般，干拌時間不少于80 s，濕拌時間不少于100 s（總拌和時間必須控制在300 s以內）。

（3）鋼纖維在使用前開袋，用網篩均勻撒入料斗中，切不可成堆倒入，并用手折5～6次成90 °，以不斷裂判斷質量。

（4）嚴格控制拌和時間，攪拌好的鋼纖維混凝土拌合物應顏色一致，不得有離析、泌水、粘團集結現象。

（5）根據攪拌機容量和施工配合比確定一次攪拌量，為避免超載，一次攪拌量不宜大于攪拌機額定攪拌量的80 %。

3.3 鋼纖維混凝土澆筑

3.3.1 運輸

為了減少運輸過程中水分的蒸發和砼的離析，采用混凝土拌合車運輸、混凝土泵車泵送的施工方法，現場坍落度控制為6 cm～9 cm。

3.3.2 攤鋪

在鋪裝前，為使鋼纖維砼橋面鋪裝層與橋面板之間黏結良好，形成整體，須對橋面板進行界面處理。

攤鋪時，先將砼倒在指定位置，用鐵鏟將混凝土大致鋪平，考慮到在振搗時會產生一定的沉降量，在攤鋪時，攤鋪高度應高于設計標高2 cm～3 cm，以使搗實后的面層標高同設計標高相符；在攤鋪過程中，如發現鋼纖維混凝土有結團現象，須及時用人工撕開，抖散或剔除，拌和料從卸出到澆注不宜超過40 min。

3.3.3 振搗

由于插入式振搗器不利于鋼纖維二維平面分布的均勻性，因此，在施工時，鋼纖維混凝土的澆筑采用平板振搗器振搗密實和振動梁振搗整平為主。在振搗時，在接近模板的邊角位置可以先用插入式振動器振搗，再用平板振動器振搗，避免因振搗方法不當而產生對鋼纖維分布和趨向不利的影響。在振搗的過程中，一旦發現鋼纖維團，應及時將團狀物打撒并均勻撒于混凝土中。一般鋼纖維混凝土振搗的時間，以混凝土停止下沉、不再冒氣泡并泛出水泥漿為準，且不宜過振。振搗時輔以人工找平。

3.4 鋼纖維混凝土整平、抹面

3.4.1 整平

橋面平整度控制的好壞，直接影響行車舒適度。因此，鋼纖維混凝土橋面澆筑結束后，應進行整平。首先，嚴格按設計標高支設模板和控制兩邊拉線，并確保支護牢固；其次，采用三軸整平機，4遍～6遍反復整平，使橋表面的平整度能滿足規范要求；最后，人工找平，確定橋表面平整度達到2 mm以內。

另外，在整平前要采用金屬壓滾等處理方法，即用表面帶凸棱的金屬圓滾筒將豎起鋼纖維及浮在面上的鋼纖維和石子壓下去，然后用金屬圓滾筒將表面滾壓平整，避免鋼纖維外露或豎直伸出表面，保證車輛和行人安全。

3.4.2 抹面

待混凝土表面無泌水時，用圓盤式抹光機抹面，經抹平修整的表面不得裸露鋼纖維或留有浮漿，轉角或小面積地方可用抹子收漿；抹面后的混凝土表面應有8 mm左右的水泥砂漿表層。為確保橋面鋪裝平整度，收漿時，須用3 m直尺檢驗，檢驗放尺應連續，前后兩尺間應重疊一半，要求3 m直尺平整度差小于3 mm，發現有超過規范要求的地方，立即采用補救措施。最后鋪裝層的表面還要進行拉毛處理。

3.5 鋼纖維混凝土養護

鋼纖維混凝土抹面2 h后，當表面已有相當硬度，即可開始早期濕潤養護。一般情況下，在砼表面使用養護劑或用濕麻袋或濕草墊覆蓋澆水養護，每天均灑水數次，使其保持潮濕狀態，土工布覆蓋養護至少7 d，灑水養護至少14 d，方可讓車輛通行。

4 施工注意事項

由于鋼纖維混凝土拌和時對水灰比的控制有嚴格要求，不宜在陰雨天氣或風力較大的條件下進行施工。如下雨，必須停止施工，并及時用土工布覆蓋尚未硬化的混凝土橋面，必要時可搭建臨時施工防雨棚，在防雨棚下盡快完成剩余作業。

為保證鋼纖維混凝土的和易性，建議施工應在氣溫不高于22 ℃時進行。

為確保橋面能長期滿足公路的抗滑要求，在施工時宜采用鋸槽法施工，即在鋼纖維混凝土初硬后（強度為 8 MPa～15MPa），用刻槽機橫向刻槽，槽距25 mm，槽寬3 mm，槽深3 mm。

5 結束語

綜上所述，鋼纖維混凝土應用于高速公路橋面鋪裝，與普通混凝土面層材料相比，其抗拉、抗剪等力學性能有較大幅度提高，其中抗折強度提高30 %～40 %，抗疲勞強度提高50 %～80 %，抗裂強度提高10 %～20 %，抗沖擊韌性提高2倍～4倍，對后期營運、養護有利，且可大大縮短施工工期。在施工過程中，只有嚴格按照科學的施工方法，并認真操作，才能保證其施工質量達到較高水平，大大提高行車舒適感。實踐證明，鋼纖維混凝土應用于橋面鋪裝，不但可以提高工程質量、減薄橋面板厚度、加大縮縫間距、縮短施工周期、提高橋面耐久性和延長工程使用壽命，并可大大減少面層的維修與養護工作，對道路的行車暢通提供了有力保障。